RESUMEN. El propósito de ésta Tesis de Grado trata del diseño de un elevador de

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1 II RESUMEN El propósito de ésta Tesis de Grado trata del diseño de un elevador de cangilones para transportar arena de moldeo en un sistema de producción continua para una planta de fundición de metales que usaba sistema de preparación intermitente por paradas de molino mezclador de material de moldeo para proceso en húmedo y que debía entrar a producir masivamente piezas fundidas de hierros gris y dúctil El elevador de cangilones se diseña para una capacidad de 50 toneladas por día, esto es debido a los requerimientos de producción. En el primer capítulo se enfocó una descripción general de las partes de un sistema de recirculación de arena, dando énfasis también a la funcionalidad de los elevadores de cangilones en general y la selección del tipo de elevador más apropiado para este tipo de material a transportar y encontrar posteriormente a través del diseño de dimensiones más importantes del equipo y que este ajustado a las condiciones de operaciones del sistema En el capítulo 2 se analizarán los parámetros del diseño de detalles de los elevadores tales como: capacidad de elevación, capacidad volumétrica, características del material a transportar, potencia requerida, selección de banda, se realiza el diseño del cangilón para transportar el arena, tomando en consideración los parámetros y factores del caso, analizando el espaciamiento entre ellos, la velocidad lineal más adecuada para una

2 III correcta descarga, tipo de material de construcción y espesores para tener cangilones de poco peso y resistente a la abrasión de la sílice. En capítulo 3 se realizó el cálculo de los costos tanto de los componentes mecánicos como de instalación y montaje. Finalmente se citan las conclusiones y recomendaciones.

3 IV ÍNDICE GENERAL Pág. RESUMEN...II ÍNDICE GENERAL...IV ABREVIATURAS...VI SIMBOLOGÍA...VII ÍNDICE DE FIGURAS...IX ÍNDICE DE TABLAS...X INTRODUCCIÓN...1 CAPÍTULO 1 1. ASPECTOS TÉCNICOS CONSIDERADOS EN EL DISEÑO Mecanización de la recirculación de la arena de moldeo Componentes del sistema Elevadores de cangilones y sus partes Tipo de elevador más apropiado 43 CAPÍTULO 2 2. PARÁMETROS QUE INTERVIENEN EN EL DISEÑO DE LOS ELEVADORES Capacidad volumétrica y paso de cangilones Características del material a transportar....53

4 V 2.3 Cálculo de variables consideradas: longitud de la banda, velocidad angular para descarga y esparcimiento de los cangilones Cálculo de la potencia requerida La capacidad de elevación Materiales de fabricación de los cangilones. 84 CAPÍTULO 3 3. CÁLCULO DE COSTO DE FABRICACIÓN Componentes Mecánicos Instalación y Montaje 90 CAPÍTULO 4 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.98 APÉNDICES BIBLIOGRAFÍA

5 VI ABREVIATURAS C Grado Celsius HP Caballos de potencia Kg Kilogramos Kg/m 3 Kilogramos por metros cúbicos Kg/s Kilogramos por segundo KW Kilowatts N Newton lb Libras lb/pulg 2 Libras por pulgada cuadrada Pa Pascal m Metro mm Milímetros m 2 Metros cuadrados m 3 Metros cúbicos m/s Metros por segundo Pulg Pulgadas Ton Tonelada Ton/día Toneladas por día r.p.m. Revoluciones por minuto rad/s Radianes por segundo Kg/h Kilogramos por hora. Moldes/día Moldes por día Kg/molde Kilogramos por molde Kg/día Kilogramos por día. Ton/h Toneladas por hora Ton/día Toneladas por día h/día Horas por día Mpa Megapascal.

6 VII SIMBOLOGÍA Ø 1 Ø 2 Ø A 1 A 2 A 3 ρ Arena ρ Acero L Y 1 V 0 V V b V d Diámetro de polea superior Diámetro de polea inferior Diámetro al centro del cangilón Sección de área de cangilón Sección de área de cangilón Sección de área de cangilón Densidad de la arena Densidad del acero Peso específico de arena Longitud de la banda Altura entre centros del elevador Velocidad lineal del cangilón Volumen del cangilón Velocidad de la banda Volumen del material perdido d Distancia de la descarga al eje t Tiempo t c Tiempo de un ciclo g Gravedad r 1 Radio de polea superior r 2 Radio de polea inferior r 3 Radio de la bota r c Distancia al centroide del cangilón en la bota. ω Velocidad angular t 1 Tiempo de una revolución de polea motriz F Fuerza normal al punto de contacto. X d Distancia de desplazamiento del punto de desgaste K d Coeficiente de desgaste. P f Presión de flujo. S y Esfuerzo de fluencia. W Carga de cada cangilón Longitud de la bota L b

7 VIII E d W 1 W 2 F a V f F n M a n N 3 μ s W c P 1 Pot G V 0 Y 1 a Te Pm G Tm Espesor de desgaste Carga de todos los cangilones de un lado de la banda. Peso de la arena que está en el fondo del elevador. Fuerza necesaria de excavación que realiza un cangilón Volumen de la bota Fuerza necesaria de excavación Masa Aceleración normal Fuerza normal Coeficiente de fricción Peso del cangilón Fuerza total del elevador Potencia del elevador Peso del material a elevar por hora Velocidad de la cinta Altura total a elevar Ancho de la banda Tensión efectiva Carga lineal del elevador Peso del material a elevar por hora Tensión máxima

8 IX ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1.1 Flujo grama preparación de arenas de moldeo FIGURA 1.2 Esquema de tamizado y separación de arenas.. 16 FIGURA 1.3 Diagrama de proceso de fundición en verde FIGURA 1.4 Flujograma de una planta de tratamiento de arena.18 FIGURA 1.5 Molino para arena de fundición...19 FIGURA 1.6 Secador típico de arena 20 FIGURA 1.7 Tamiz básico para arena...21 FIGURA 1.8 Separador magnético.22 FIGURA 1.9 Mezclador de arena FIGURA 1.10 Elementos básicos de un elevador de cangilones 26 FIGURA 1.11 Sección de cabeza del elevador..28 FIGURA 1.12 Jaula de seguridad.31 FIGURA 1.13 Tensor tipo tornillo...33 FIGURA 1.14 Bota del elevador(a) bola típica (b)bota típica(vista de lado)..34 FIGURA 1.15 Caja intermedia..35 FIGURA 1.16 Características de un cangilón 42 FIGURA 1.17 Bulón 43 FIGURA 1.18 Detalle de fijación de bulón..43 FIGURA Tipos de elevadores de cangilones...47 FIGURA 2.1 Paso entre cangilones.52 FIGURA 2.2 Banda de los cangilones...58 FIGURA 2.3 Equilibrio entre la fuerza centrífuga y el peso...61 FIGURA 2.4 Volumen útil del cangilón 68 FIGURA 2.5 Parte frontal del cangilón sometido a desgaste..70 FIGURA 2.6 Recorrido del cangilón en la bota..71 FIGURA 2.7 Perforación del cangilón..75 FIGURA 2.8 Diagrama de fuerzas del elevador.77 FIGURA 2.9 Diagrama de fuerzas 78

9 X ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1. Especificaciones técnicas.39 TABLA 2. Tamaño de grano de la arena.. 56 TABLA 3. Características físicas del material..57 TABLA 4. Composición química según especificación ASTM A TABLA 5. Costos de partes del elevador TABLA 6. Costos de fabricación de partes.. 90 TABLA 7. Costo total del proyecto elevador de cangilones..91

10 XI